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晶粒
編輯微晶是一種小的甚至是微觀的晶體,例如在許多材料的冷卻過程中形成的。 晶粒也被稱為谷物。
硅藻土是微晶的一種。 呈棒狀,具平行長巖。
結構
編輯微晶的取向可以是隨機的,沒有首選方向,稱為隨機結構,或定向的,可能是由于生長和加工條件。 雖然(單)晶體的結構是高度有序的并且其晶格是連續且不間斷的,但無定形材料(例如玻璃和許多聚合物)是非晶態的并且不顯示任何結構,因為它們的成分沒有有序排列 方式。 多晶結構和順晶相介于這兩個極端之間。 多晶材料或多晶是由許多不同大小和方向的微晶組成的固體。 大多數材料都是多晶的,由大量由非晶態固體薄層結合在一起的微晶組成。 大多數無機固體都是多晶的,包括所有常見的金屬、許多陶瓷、巖石和冰。
微晶相遇的區域稱為晶界。
大小
單分散微結構中的晶粒尺寸通常通過透射電子顯微鏡等其他實驗技術從 X 射線衍射圖和晶粒尺寸近似得出。 除了少數情況(寶石、電子工業的硅單晶、某些類型的纖維、用于渦輪噴氣發動機的鎳基高溫合金的單晶,以及 一些直徑超過 0.5 米的冰晶)。 微晶尺寸可以從幾納米到幾毫米不等。
對材料物理性能的影響
固體結晶的程度(結晶度)對其物理性質有重要影響。 硫雖然通常是多晶的,但也可能以具有完全不同特性的其他同素異形體形式出現。 盡管微晶被稱為晶粒,但粉末晶粒不同,因為它們本身可以由更小的多晶晶粒組成。 通常,多晶不能過熱; 一旦達到足夠高的溫度,它們就會迅速融化。 這是因為晶界是無定形的,并且充當液相的成核點。 相比之下,如果液體冷卻時不存在固體核,它就會變得過冷。 由于這對機械材料來說是不可取的,因此合金設計師經常采取措施(通過晶粒細化)。
材料斷裂可以是晶間斷裂或穿晶斷裂。 粉末顆粒存在歧義:粉末顆粒可以由多個微晶組成。 因此,通過激光粒度測定法發現的(粉末)晶粒尺寸可能不同于通過 X 射線衍射(例如謝樂法)、偏振光下的光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡發現的晶粒尺寸(更確切地說,微晶尺寸)。 背散射電子)。
如果單個微晶完全隨機取向,則足夠大體積的多晶材料將近似各向同性。 此屬性有助于簡化連續介質力學的假設以應用于現實世界的固體。 然而,大多數制造材料與其微晶有一定的對齊,導致必須考慮紋理以準確預測其行為和特性。 當微晶大多有序且方向隨機分布時,就會出現馬賽克晶體。 異常晶粒生長,其中少量微晶明顯大于平均微晶尺寸,通常在不同的多晶材料中觀察到,并導致機械和光學性能與具有類似平均微晶的單分散微晶尺寸分布的類似材料不同 尺寸。
在地質時間尺度上,粗粒巖石的形成非常緩慢,而細粒巖石的形成速度很快。 如果一塊巖石形成的速度非常快,比如火山噴出的熔巖凝固,可能根本就沒有晶體。 這就是黑曜石的形成方式。
晶界
編輯晶界是不同取向的晶體相遇的界面。 晶界是單相界面,晶界兩側的晶體除方向外均相同。 有時(盡管很少)使用術語微晶邊界。 晶界區域包含那些已從其原始晶格位置擾動的原子、位錯和已遷移到較低能量晶界的雜質。
將晶界幾何地視為單晶的界面,分為兩部分,其中一個是旋轉的,我們看到定義晶界需要五個變量。
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